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“野猫”——陈炎栋老师从什么是昆虫说起,带领我们一同窥探昆虫们的“衣食住行”。转眼时至盛夏~那么我们现在来一起重温本次的课程,带着老师分享的知识一起去探索昆虫的世界吧~
一、关于“野猫”
陈炎栋自然名野猫,因为从小是生活在一个比较像老城区一样的地方,这样地方会很多的巷子,里面有很多猫,那些猫不同于平常人家养的猫。他们身上有一种孤独但自由自在的感觉,很喜欢这种感觉,所以就把野猫当作了自己的自然名。现在是北京动物研究所在读硕士,主要研究鞘翅目系统发育。热爱自然,常在山水间游走,赏花、观鸟、寻虫。绿色营八大公山、云台山营员。
二、课程内容
(1)什么是昆虫
昆虫是节肢动物门的一员,也是地球上物种多样性最为丰富的动物类群,其几乎遍布地球表面的每一个角落。
节肢动物及其近缘的缓步动物、有爪动物处于一个无脊椎动物进化的一个重要阶段,从同律分节到异律分节,身体的不同体节,这一变化大大加强了运动能力,同时节肢动物拥有外骨骼,增强了防御灾害的能力。狭义节肢动物包括螯肢亚门、多足亚门、甲壳亚门、六足亚门以及已灭绝的三叶虫。昆虫属于六足亚门,从字面来看,昆虫以及近缘的内口纲动物的特征就是成体有且只有六条腿(蛱蝶总科的昆虫一般只能看到2对足,前足退化,但是仍旧存在),除此之外,这一类群的重要特征是身体可分为由若干环节组成的头、胸、腹三部分,头部为感觉与取食的中心,胸部为运动的中心,腹部为生殖与新陈代谢的中心。
六足类大约起源于泥盆纪,现今最早的六足类化石大约距今4.12亿年。关于六足类的起源,现在更为认同的假说是六足类起源于甲壳类,桨足类是现生较为接近六足类的类群,并且依据支序学说与分子学证据,六足类应该归并在甲壳类下,可以认为是甲壳类的陆生类群。
这是一只蚂蚁,可以很清楚看出它有头、胸、腹的区别,胸部具有三对附肢,不过蚂蚁所在的类群很特别,看起来像是最后一节的胸部是由后胸和第一腹节合并形成的,第二节和第一节的连接处一般很纤细,看起来就是有着一个好腰,所以这一支被称作细腰亚目,常见的蜜蜂也是这一类群的成员。
是一个巨齿蛉的头部,上面有着昆虫感觉和取食重要的器官,取食器官主要有上颚、下颚以及图上并不太看得出来的下唇,感觉器官主要有两类眼睛,复眼和背单眼,触角,上唇以及上颚、下颚、下唇上相连的一些与触角类似的结构。不过有时候一种功能的器官也会被征用,执行其他的功能,例如最近的报道,触角在一类化石甲虫中可以起到辅助捕捉猎物的作用;还有一种天牛触角被发现拥有和蝎子毒针类似的结构,可以起到一定的防御作用,有蛰伏的能力,能引起一定程度的红肿。这些器官除了眼睛都是有附肢构成的,也就是一类特化的足。
(2)昆虫的形态
先简单介绍一下,头部的主要感觉器官。
昆虫的眼睛有两类,一类是复眼,另一类是单眼,昆虫的复眼由多个小眼构成,(视图方式)。
有些昆虫组成复眼的小眼是有区别的。
像巨齿蛉那样,一部分的昆虫成体头上还会有称之为背单眼的器官,用以感知光线和节律。一般成虫的单眼没有成像的功能。除了背单眼,一些昆虫的幼虫还会有侧单眼,如上图所示。
另一个主要的感觉器官是触角,触角上面主要是有许多的感觉细胞,可以感知压力变化、化学物质。
蛾类的羽状触角,可以看到一些感觉毛,一般的触角是线形的,鳞翅目大多数蛾类的触角是线形或者羽状,而蝶类触角呈棒状,也就是顶端的数节膨大。当然,也有例外:
(一定程度上说蝴蝶其实就是一类特化的日行性的蛾子)
生活在澳大利亚的蝶蛾科昆虫与蝶有些相似,也会有棒状触角。棒状触角是区别蝶与蛾的一个特征,蝶的棒状触角是为了适应它的日行性。
一些特殊的触角:
1、蝉类的触角呈刚毛状 2、金龟子的触角呈鳃片状 3、苍蝇的触角呈具芒状
昆虫的胸部和腹部
胸部分为三节,主要是有着强大的肌肉,用以支持运动,无论是飞快地飞行还是在地上爬行,都离不开有力的肌肉。每一节上都有一对附肢,主要用以支持身体以及运动,这些足的运动功能除了爬行与攀附外,特别的类群还有自己特殊的功能足。
螳螂所具有的捕捉足,有一些凸出的锯齿,能有力地捕捉到食物。
上图昆虫体现的是掘穴足
蝗虫的弹跳足,有一厚实的腿有助于起跳的很远。
蜜蜂的最后一对足存粉足,有一些细毛,可以存住一些花粉。
水生动物龙虱的游泳足,能帮助它更好的在水中游行。
大部分昆虫前胸和中胸都具有翅膀,翅膀的起源现在主要认为起源自水生祖先的气管鳃。
昆虫在运动的过程中,也需要大量氧气供给呼吸,昆虫的“鼻子”在身体的侧面,是一些孔洞。
昆虫的腹部最开始有12节,在大多数类群中,一些体节退化或合并而体节数减少。腹部主要容纳一些内脏以及与繁殖有关的附肢,一些幼体具有一些腹足,这些腹足只是一些腹部的突起,并不是真正的足。
(3)昆虫的成长
昆虫的生长发育大概有以下几个类型:表变态、原变态、半变态、不完全变态和完全变态。
变态这一词的含义是昆虫从幼体到成体的生长发育过程中,身体的一些形态发生了变化。
表变态:成体最多蜕皮58次。
原变态:蜉蝣幼虫在水中生活,会经历亚成虫,之后变为成虫。
半变态:蜻蜓幼虫在水中生活,之后变为成虫,不经历亚成虫这一时期。
不完全变态:小螳螂孵化、蝉的生长过程。
蝉蜕的过程
幼虫:有一对挖掘土壤的小足,在自己做的树洞里生存,吮吸地下树根的汁液。
翅芽:会随蝉的长大而发育完全,具有翅膀的功能。
羽化:从幼虫的壳体中钻出来,并不断的呼吸空气,增强其气压。
完全变态:翅芽在其体内进行,不在体外体现,如蝴蝶的生长过程。
(4)昆虫的私生活
人的一生离不开衣食住行,谈情说爱,也离不开人类这个社会,昆虫的一生也逃不开这些成长的烦恼。当然有些昆虫一辈子几乎都是独行客,而少数的一些昆虫联合在一起,分工合作,形成了属于自己的昆虫王国。
衣:
昆虫具有节肢动物所有的外骨骼,这层外骨骼使得他能够在陆地生活中一定程度上得到保护,并且克服陆地生活的难关:水分散失。在这层外骨骼之上,附着着一些特殊的毛或者鳞片,能够让其更适应周围的环境。
熊蜂的身上往往有着很厚的毛被,对于其保暖,适应寒冷气候有不小的帮助。很厚的毛被也让熊蜂能更好地使得通过它传粉的植物有更大的机会授粉成功,间接地帮助了熊蜂自己的生存,进化史上往往一个特征的出现并不是为了某种目的,只是因缘际会,这个特征在另一个方面为本体获得了更多的后代。
除了毛以外,昆虫虫体上常见的附属物还有鳞片,最常见的具有鳞片的昆虫就是鳞翅目的蛾子们(一定程度上说蝴蝶其实就是一类特化的日行性的蛾子)。
鳞片给昆虫世界带来了极为丰富的色彩,虽然不知道是不是本来目的。由毛变为鳞片在整个昆虫甚至是节肢类里都是可以见到的,如蜘蛛。
除了昆虫本身所具有的附属物,昆虫还会利用一些周边的事物来装扮自己。昆虫的“衣服”除了一些自身机构外,还会利用一些原材料。
1、如图:一甲虫身上背着自己的粪便,防止被鸟类捕食。
2、身上背满战利品的昆虫,以蚂蚁为食,把捕到的食物背到自己身上,以便遇到新的蚂蚁时不被攻击。
食:
吃什么,怎么吃。
昆虫的食谱很广,联合上体内共生的微生物,可以消化很多难以分解的食物,甚至有报道黄粉虫联合体内的微生物可以在一定程度上降解聚苯乙烯Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms. 当然啦,厉害的还是微生物们。
昆虫的食谱除了依靠自己的能力,更多的还依赖于体内微生物的组成,不过没有昆虫,微生物也难以有一个稳定的环境。昆虫的食性大致可以分为植食性,肉食性,腐食性,真菌类食性和杂食性等。
现生植食性的昆虫大多和被子植物关系密切,取食其他植物的昆虫比例较少,估计大都是因为生态位被挤占而转移到了并不怎么适口的植物上(这里的植食性不包括花粉等孢子)。约一亿年前被子植物迎来了一次大爆发,物种迅速分化,这一变化也打破了昆虫王朝原有的架构,更适应被子植物为主导的环境的昆虫对新出现的环境进行瓜分,物种种类迅速增多,植食性昆虫在和被子植物的相爱相杀的过程中协同进化,植物防御昆虫取食叶子或者利用昆虫传播花粉,昆虫打破植物的屏障,仍旧取食这类植物的植物体或者适应某一种花蜜的获取方式,它们共同描绘了现代自然界的一部分图景。而新的昆虫王朝的建立必然伴随着原先的贵族们的衰落,那些和恐龙时代的裸子植物达成良好合作的昆虫们,在被子植物时代渐渐变成配角。
杂食性的小虫子正在取食死去的软体动物。
肉食性昆虫以能捕捉到的动物的动物性蛋白为能量来源,消化动物性蛋白似乎并不是一件很困难的事,植食性与肉食性的转变并不困难。例如某些尺蠖捕食动物,本身也取食一些蕨类的叶。
腐食性昆虫本身获取其他食物的能力逐渐退化,取食被微生物或动物进行过一定消化的食物,食物获取更为容易,然而食物中的能量也较少。
取食真菌类食物的昆虫一部分以真菌的菌丝为食,更多的是以真菌的孢子为食,这类至少在鞘翅目中,可以很容易转化为以其他的孢子为食。从蕨类的一直到高等植物的花粉,这样的一种食性变化在鞘翅目扁甲总科的类群中很容易见到。
上图为取食真菌的昆虫,其体内有大量的酸性液体,不小心弄破它之后会对皮肤产生腐蚀。
咀嚼式口器
虹吸式口器
刺吸式口器
舐吸式口器
蜻蜓幼虫有似爪子结构,有利于在水中捕食鱼虾
在蚂蚁巢穴中偷吃的棒角甲
住:
陆生性昆虫往往直接居住在所处的环境中,一般休息时躲避在石缝、植物枝条等较为遮蔽的环境。一些昆虫也会为自己制作一些巢穴,以躲避天敌的攻击。
鳞翅目的幼虫在叶间编织自己的巢穴
蜂巢:先由蜂后建造,等有了一些兵将时再扩大蜂巢
形成虫瘿的昆虫:蜂、蚜虫、象甲、苍蝇等。
如图:成虫将卵产在叶子之间,期间幼虫在不断的吃东西,成虫了之后出来。
水生的昆虫居住环境不同于陆地。
行:
在野外,昆虫如果没有一身专业的本领,很容易变成其他动物的晚餐或者难以找到食物。如何能够不变成其他动物的晚餐,最简单的就是伪装,有时候伪装也能帮助捕获食物。
保护色:
螳螂的拟态也能帮助捕食。
拟态摇晃,伪装成其他种类的昆虫。
有的昆虫既然伪装不起作用,那么防卫就要更主动一些了。利用自身的特点吓走捕食者,比如警戒色、特殊气味等。
蝽的臭腺
广翅蜡蝉若虫
繁殖(重要使命):
交配的前提是寻找到配偶。
寻找领地。
雄性之间进行搏斗,胜者拥有交配权。
通过声音来求偶。
通过发光来求偶。
通过释放性信息素来寻找配偶。
舞虻给雌性食物来讨好雌性。
交配
蜻蜓类将精子储存在腹部。
豆娘交配完后会督促对方产卵。
一般昆虫交配完就一走了之,但是一些也会非常负责,陪伴产子成虫后离开。
三、问题
1.一直很好奇徐仁修老师关于儿童自然教育文章里一句话:昆虫一生的行为模式在出生前就写好,这句话怎么解读?
答:昆虫的行为模式是由基因决定的,当受精卵形成的时候,它的行为模式就已经在基因里写好了。但是也不一定是绝对的,虽然基因是已经写好的,但是遗传等因素也会影响基因的表达。使得行为模式也发生一些改变;也有一些行为模式是可以学习的行为模式,如在欧洲有人训练跳蚤来进行马戏类似的活动。
2. 寄生蜂在昆虫体内日寄生的时候,昆虫出现的状况会有什么异样?
答: 寄生蜂的种类有很多,所以寄主昆虫发生异样的情况也相应会有很多类型。但其中比较多的类型是,幼蜂小的时候它的寄主不会感觉到太多的不适。
培养绿色人才 推广自然教育
绿色营生态文明推广中心
绿色营由著名环保作家唐锡阳先生及其夫人马霞女士于1996年创始。1996年至2006年间,绿色营每年以实地调查的形式,针对一个焦点环境话题进行深入考察。绿色营自然教育项目——自然讲解员暑期训练营始于2007年,由徐仁修老师率领的荒野基金会资深讲师,培养高校老师和绿色营优秀营员共同授课。
20年来从绿色营走出了一批批充满环保理念和环保行动力的年轻人,在全国各地推动自然教育和环境保护方面发挥了重要作用。未来,希望继续积极观察自然、学习自然、分享自然,以培养绿色人才,推广自然教育,为环境保护和生态文明建设做贡献。
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